Коагуляция. Два вида устойчивости: агрегативная и седиментационная

1.

КОАГУЛЯЦИЯ

2.

Два вида устойчивости: агрегативная и седиментационная.
Агрегативно устойчивыми являются высокодисперсные примеси и коллоидные
загрязнения. Их концентрация – менее 1%.
Агрегативно устойчивые частицы обычно и седиментационно устойчивы, то
есть они не оседают в течение длительного времени.
Вывод: чтобы нарушить седиментационную устойчивость надо нарушить
агрегативную устойчивость, т.е. добиться объединения частиц и коагуляции
дисперсной фазы.

3.

Агрегативная устойчивость является следствием
существования на поверхности частиц двойного
электрического слоя (ДЭС). Из-за наличия ДЭС частицы
имеют одинаковый заряд. В результате силы электрического
отталкивания обеспечивают агрегативную устойчивость.
Коллоидная частица это:
Ядро, имеющее большую удельную площадь поверхности
Слой поверхностно-ядерных ионов одного знака с
небольшим количеством ионов противоположного знака.
Это, так называемый адсорбционный слой, на границе
которого создается электрический заряд.
Вокруг гранулы (ядра с адсорбционным слоем) образуется
диффузионый слой, в котором находятся остальные
противоположно заряженные ионы, компенсирующие заряд
гранулы.

4.

5.

Потенциал на границе адсорбционного слоя называют
электрокинетическим потенциалом или дзетта-потенциалом.
Это разность потенциалов между подвижной (диффузионный
слой) и неподвижной (адсорбционный слой) частями слоя.
При снижении заряда частиц, т.е. при уменьшении дзеттапотенциала, силы отталкивания уменьшаются и становится
возможным слипание частиц. Силы притяжения начинают
преобладать при ℥-потенциале менее 0,03В.
При ℥ = 0 коагуляция идет с максимальной интенсивностью

6.

Одним из способов уменьшения дзетта-потенциала или
снижения агрегативной устойчивости коллоидной системы
является увеличение концентрации в воде электролитов
или, что тоже самое, добавление коагулянтов.
Ме3+ + 3НОН → Ме(ОН)3 ↓ + 3Н+
Эти гидроксиды выделяются из растворов, коагулируют,
образуют хлопья, которые выпадают в осадок, улавливая и
агрегируя при этом коллоидные частицы.

7.

Выделение твердой фазы из пересыщенного раствора протекает в
три стадии: а) инкубационный (скрытый) период; б) быстрый рост
частиц твердой фазы; в) старение твердой фазы.
Инкубационный период – обусловлен затруднениями в
образовании малых элементов твердой фазы – центров
кристаллизации – вследствие повышенной растворимости частиц
малых размеров.
Рост частиц твердой фазы. При большом пересыщении первичные
частицы, расположенные хаотично, стремясь к равновесию, т.е. к
минимуму потенциальной энергии, начинают кристаллизоваться.
При большом пересыщении скорость агрегации превышает
скорость ориентации. Поэтому образующиеся частицы, обычно,
имеют аморфное строение. Скорость ориентации гидроксида
снижается с увеличением числа гидроксильных ионов, связанных с
атомом металла.
Старение осадка. Заключается в уменьшении кажущегося объема
осадка, ухудшении сорбционной и каталитической способности и
растворимости.

8.

9.

10.

11.

ФЛОКУЛЯЦИЯ
Флокуляцией обычно называют процесс взаимодействия
высокомолекулярных соединений (ВМС) со взвешенными
частицами, находящимися в воде, с образованием агрегатов
(хлопьев, комплексов), имеющих трехмерную структуру.
Флокулянты подразделяют на три группы:
- неорганические;
- природные органические;
- синтетические органические.

12.

13.

14.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА
ФЛОКУЛЯЦИИ
Основными считаются следующие механизмы:
А) сжатие ДЭС, снижение агрегативной устойчивости частиц
и, как следствие, объединение частиц под действием
молекулярных сил.
Б) химическое взаимодействие с веществами, входящими в
состав суспензии, или с предварительно добавленными
ионами гидролизующихся коагулянтов.
В) формирование мостиков полимера между частицами
суспензии вследствие закрепления молекулярных цепочек на
поверхности частиц..